一种用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊及其制备方法

1.本发明属于药品制剂领域，具体涉及一种用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊及其制备方法。


背景技术：

2.中药藤黄为藤黄科植物藤黄树干切伤后分泌的胶树脂，呈圆柱状或不规则状物，早在《本草纲目》《海药本草》等书籍中就记载了其具有化毒、消肿、止血之功效。研究人员发现，藤黄中的提取物新藤黄酸(nga)对多种肿瘤具有良好的抑制作用，包括乳腺癌、骨肉瘤、肺癌、黑色素瘤、白血病、肝癌等。但是由于新藤黄酸存在水溶性差、半衰周期短、对血管刺激大等缺陷，大大限制了其在临床的应用。
3.为了新藤黄酸更好地应用于临床，战鹤等人采用相转换法制备纳米囊用来递送新藤黄酸，纳米囊的形状近似为球形，包封率为(92.01
±
0.68)％，载药量为(1.21
±
0.22)％。shijuan liu等人采用乳化蒸发低温固化法制备了新藤黄酸纳米脂质体，形状主要为球形，平均粒径146.35+/-1.72nm，包封率为84.63％，载药量为4.23％。feng chen等人制备了氧化铈新藤黄酸纳米颗粒，研究其抗肿瘤细胞的性能。尹孝莉等人制备中碳链三酰甘油-聚氧乙烯氢化蓖麻油-聚乙二醇400-水新藤黄酸纳米乳，包封率为93.50％，载药量为1.11％。
4.这些研究解决了新藤黄酸水溶性差和对血管刺激大的问题，但是依然存在两个关键问题急需解决，具体如下：
5.1.给药系统的尺寸难以控制。
6.2.给药系统没法定向移动，不能实现可控药物释放。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中制备新藤黄酸制剂制备条件要求高，给药系统没法定向移动，不能实现可控药物释放的缺陷，提供一种用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊及其制备方法。
8.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案进行。
9.本发明的第一方面提供一种用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊的制备方法，所述制备方法包括：
10.s1，将磁性纳米粒子均匀分散到海藻酸钠溶液中，形成磁性海藻酸钠溶液；所述磁性纳米粒子与所述海藻酸钠溶液的质量比为1-3:10-15；
11.s2，搭建微通道，所述微通道包括第一通道，以及与所述第一通道垂直交叉联通的第二通道和第三通道；所述第一通道的第一端为内外双层结构，第二端为单层结构，所述第二通道设置于所述第一端和第二端的连接处，所述第三通道与所述第一通道的第二端连接；
12.由所述内外双层结构的内层注入新藤黄酸溶液的同时向外层注入磁性海藻酸钠溶液，再由所述第二通道的两端同时注入50cps硅油，最后由所述第三通道的两端同时注入
氯化钙溶液，向所述第二端的位于第三通道下游的位置施加静态磁场，由所述第二端的端口收集得到所述用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊。
13.本发明的一些实施方式中，s2，由第二通道的两端注入同时注入50cps硅油能够确保能够对含有新藤黄酸的磁性海藻酸钠溶液进行有效剪切，并且剪切后的液滴进入中间的横向通道；由第三通道的两端同时注入氯化钙溶液能够确保生成的水凝胶微胶囊在进入中间横向通道，实现微胶囊内部的mnp准确排序。
14.本发明的一些实施方式中，s1，所述磁性纳米粒子与所述海藻酸钠溶液的质量比为1:10。
15.本发明的一些实施方式中，s1，所述磁性纳米粒子为fe2o3颗粒。
16.本发明的一些实施方式中，s1，所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量分数为0.5-2％。
17.本发明的一些实施方式中，s1，所述海藻酸钠与所述去离子水的质量分数2％。在该质量分数下，海藻酸钠完全溶解，高于该质量分数，可能导致海藻酸钠没有完全溶解堵塞毛细管，导致实验失败。
18.本发明的一些实施方式中，s1，所述分散的过程中温度为20-25℃，所述分散的时间为30-40min。
19.本发明的一些实施方式中，s2，所述磁性海藻酸钠溶液为去除气泡后的所述磁性海藻酸钠溶液。
20.本发明的一些实施方式中，s2，所述氯化钙溶液中，氯化钙的质量分数为0.5-2％。
21.本发明的一些实施方式中，s2，所述氯化钙与所述去离子水的质量比为2％。
22.本发明的一些实施方式中，s2，所述新藤黄酸的流速为1-5ml/min；所述磁性海藻酸钠溶液的流速为1-5ml/min；所述50cps硅油的流速为5ml/min；所述氯化钙的流速为3ml/min。
23.本发明的一些实施方式中，s2，所述静态磁场位于所述第一通道和所述第三通道交叉之后的通道部分；所述静态磁场的磁场强度为10mt。
24.本发明的第二方面提供一种利用如本发明第一方面所述的制备方法制得的用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊。
25.本发明的第三方面提供一种如本发明第二方面所述的用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊在制备治疗癌症的药物中的应用，所述癌症包括：乳腺癌、骨肉瘤、肺癌、黑色素瘤、白血病、肝癌。
26.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所述方法可以实现对给药系统尺寸的控制，可根据尺寸需求制备得到的用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊，将其注入到血管中，可以避免新藤黄酸与血管接触，消减新藤黄酸对血管的刺激。磁性水凝胶微胶囊在外部磁场的驱动下，可以定向移动到靶向位置，缓慢释放药物，长时间保证靶向区域的药物浓度。在交变磁场的作用下，磁性水凝胶微胶囊会加速释放新藤黄酸，实现药物的突释，同时将微胶囊周围环境的温度提高到42℃以上，杀死癌细胞，达到辅助磁热疗的目的。整个水凝胶微胶囊可以生物降解，对人体无毒。
27.本发明所述方法制备得到的用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊，其包封率为92％，载药量为8％。降低海藻酸钠质量分数，胶囊的包封率和载药量均下降，海藻酸钠质量
分数过高还会可能会堵塞毛细管，导致实验失败。在发明中海藻酸钠质量分数为2％时获得最佳包封率(92％)和载药量(8％)，海藻酸钠溶液注射速度为1ml/min时，获得水凝胶胶囊为的球体，增加注射速度水凝胶胶囊增大，并影响其形状。
附图说明
28.图1为用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊的制备方法示意图。
29.附图标记说明：
30.1-第一通道、2-第二通道、3-第三通道。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不应理解为本发明的限制。如未特殊说明，下述实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
32.实施例1用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊的制备方法
33.选用海藻酸钙水凝胶作为新藤黄酸的载体。海藻酸盐基水凝胶是一种三维网状结构，材料与人体组织相似，对血管刺激小。而且海藻酸盐水凝胶具有生物相容性好、可生物降解、无毒、易制备、成本低等优点，其可用于靶向给药、组织结构、伤口愈合和细胞培养等医疗领域。磁性纳米颗粒(mnp)具有良好的生物形容性、无毒，在外部磁场的作用下可以定向移动或产生热量，并能借助mri进行导向识别。具体步骤如下：
34.第一步：将海藻酸钠(naalg)与去离子水按2:100的质量比放入烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌45min，使naalg充分溶解，形成海藻酸钠溶液。
35.第二步：选用10纳米粒径的fe2o3颗粒作为mnp颗粒。将mnp1:10的质量比加入到海藻酸钠溶液中，使用超声分散器将mnp均匀分散到海藻酸钠溶液中，分散的过程中需要控制溶液的温度在23℃以下，分散30min，形成磁性海藻酸钠溶液(naalg@mnp)。
36.第三步：将磁性海藻酸钠溶液使用真空器除去溶液中的气泡，备用。
37.第四步：将氯化钙(cacl2)去离子水按2:100的质量比放入烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌20min，使cacl2充分溶解，形成氯化钙溶液，备用。
38.第五步：搭建实验平台。使用激光雕刻机在亚克力上雕刻水凝胶微球的微通道，微通道的尺寸参数如图1所示，微通道包括第一通道1，以及与第一通道1垂直交叉联通的第二通道2和第三通道3；第一通道包括第一端和第二端，第一通道1的第一端为内外双层结构，第二端为单层结构，第二通道2设置于所述第一端和第二端的连接处，即第二通道2与第一通道1的第一端和第二端均连通，第三通道3与第一通道1的第二端连接；微通道共有6个通道口，每个通道口使用毛细管与注射器相连，通道口的具体连接安排如下：
39.通道口
①
。该通道口的连接采用内外双层毛细管，内层的毛细管与装有新藤黄酸(nga)溶液的注射器相连，外层毛细管与装有预制好的磁性海藻酸钠溶液(naalg@mnp)相连。两个注射器安装在微流体注射泵上。
40.通道口
②
，
③
均采用毛细管与装有50cps硅油的注射器相连，注射器安装在微流体注射泵上。
41.通道口
④
，
⑤
均采用毛细管与装有预制好的氯化钙(cacl2)溶液的注射器相连，注
射器安装在微流体注射泵上。
42.通道口
⑥
通过软管将基本成型水凝胶微胶囊导向装有氯化钙(cacl2)溶液的烧杯中。
43.设定亥姆霍兹线圈产生的磁场强度为10mt。
44.第六步：微流体的控制与微胶囊的形成。
45.1.通道口的流速设定。将通道口
①
nga溶液和naalg@mnp溶液设定为相同的注射速度，注射速度范围为1ml/min，通过改变注射速度可以调整微胶囊的大小。将通道口
②
，
③
50cps硅油的注射速度设定为5ml/min，通道口
④
，
⑤
cacl2溶液的注射速度设定为3ml/min。
46.2.磁各向异性水凝胶微胶囊的形成过程。如图一所示，通道口
①
的nga溶液和naalg@mnp溶液经注射泵注入微通道后，形成内层为nga溶液、外层为naalg@mnp溶液的流体。流体经过与通道口
②
和
③
交叉后，在50cps硅油的剪切下形成内层为nga溶液、外层为naalg@mnp溶液的胶囊型液体。胶囊型液体与通道口
④
，
⑤
cacl2溶液相遇后，外层的naalg@mnp溶液与cacl2溶液发生反应，ca
2+
离子替代na
+
离子，外层的海藻酸盐溶液从外到内交联成三维网状的水凝胶。外层中的磁性纳米颗粒(mnp)在亥姆霍兹线圈产生的静态磁场作用，排列成线性状，并被固定在水凝胶的网络中。由此，形成了磁各向异性的水凝胶微胶囊，微胶囊内部包裹新藤黄酸。
47.在制备的过程中通过调整通道口
①
的流速，可以改变磁各向异性的水凝胶微胶囊的大小和形状。磁各向异性的水凝胶微胶囊包裹新藤黄酸后，注入到血管中，可以避免新藤黄酸与血管接触，消减新藤黄酸对血管的刺激。磁性水凝胶微胶囊在外部磁场的驱动下，可以定向移动到靶向位置，缓慢释放药物，长时间保证靶向区域的药物浓度。在交变磁场的作用下，磁性水凝胶微胶囊会加速释放新藤黄酸，实现药物的突释，同时将微胶囊周围环境的温度提高到42℃以上，杀死癌细胞，达到辅助磁热疗的目的。整个水凝胶微胶囊可以生物降解，对人体无毒。
48.所得用于新藤黄酸靶向给药的磁各向异性水凝胶微胶囊，其包封率为92％，载药量为8％，其大小为0.5mm，形状为球体。
49.实施例2用于新藤黄酸靶向给药的磁各向异性水凝胶微胶囊的制备方法选用海藻酸钙水凝胶作为新藤黄酸的载体。具体步骤如下：
50.第一步：将海藻酸钠(naalg)与去离子水按1:100的质量比放入烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌45min，使naalg充分溶解，形成海藻酸钠溶液。
51.第二步：选用10纳米粒径的fe2o3颗粒作为mnp颗粒。将mnp1:10的质量比加入到海藻酸钠溶液中，使用超声分散器将mnp均匀分散到海藻酸钠溶液中，分散的过程中需要控制溶液的温度在20℃以下，分散30min，形成磁性海藻酸钠溶液(naalg@mnp)。
52.第三步：将磁性海藻酸钠溶液使用真空器除去溶液中的气泡，备用。
53.第四步：将氯化钙(cacl2)去离子水按2:100的质量比放入烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌20min，使cacl2充分溶解，形成氯化钙溶液，备用。
54.第五步：搭建实验平台。使用激光雕刻机在亚克力上雕刻水凝胶微球的微通道，微通道的尺寸参数如图1所示，微通道包括第一通道1，以及与第一通道1垂直交叉联通的第二通道2和第三通道3；第一通道包括第一端和第二端，第一通道1的第一端为内外双层结构，第二端为单层结构，第二通道2设置于所述第一端和第二端的连接处，即第二通道2与第一
通道1的第一端和第二端均连通，第三通道3与第一通道1的第二端连接；微通道共有6个通道口，每个通道口使用毛细管与注射器相连，通道口的具体连接安排如下：
55.通道口
①
。该通道口的连接采用内外双层毛细管，内层的毛细管与装有新藤黄酸(nga)溶液的注射器相连，外层毛细管与装有预制好的磁性海藻酸钠溶液(naalg@mnp)相连。两个注射器安装在微流体注射泵上。
56.通道口
②
，
③
均采用毛细管与装有50cps硅油的注射器相连，注射器安装在微流体注射泵上。
57.通道口
④
，
⑤
均采用毛细管与装有预制好的氯化钙(cacl2)溶液的注射器相连，注射器安装在微流体注射泵上。
58.通道口
⑥
通过软管将基本成型水凝胶微胶囊导向装有氯化钙(cacl2)溶液的烧杯中。
59.设定亥姆霍兹线圈产生的磁场强度为10mt.
60.第六步：微流体的控制与微胶囊的形成。
61.1.通道口的流速设定。将通道口
①
nga溶液和naalg@mnp溶液设定为相同的注射速度，注射速度范围为3ml/min，通过改变注射速度可以调整微胶囊的大小。将通道口
②
，
③
50cps硅油的注射速度设定为5ml/min，通道口
④
，
⑤
cacl2溶液的注射速度设定为3ml/min。
62.2.磁各向异性水凝胶微胶囊的形成过程。如图一所示，通道口
①
的nga溶液和naalg@mnp溶液经注射泵注入微通道后，形成内层为nga溶液、外层为naalg@mnp溶液的流体。流体经过与通道口
②
和
③
交叉后，在50cps硅油的剪切下形成内层为nga溶液、外层为naalg@mnp溶液的胶囊型液体。胶囊型液体与通道口
④
，
⑤
cacl2溶液相遇后，外层的naalg@mnp溶液与cacl2溶液发生反应，ca
2+
离子替代na
+
离子，外层的海藻酸盐溶液从外到内交联成三维网状的水凝胶。外层中的磁性纳米颗粒(mnp)在亥姆霍兹线圈产生的静态磁场作用，排列成线性状，并被固定在水凝胶的网络中。由此，形成了磁各向异性的水凝胶微胶囊，微胶囊内部包裹新藤黄酸。
63.所得用于新藤黄酸靶向给药的磁各向异性水凝胶微胶囊，其包封率为85％，载药量为8％，其大小为0.8mm，形状为椭球体。
64.实施例3用于新藤黄酸靶向给药的磁各向异性水凝胶微胶囊的制备方法选用海藻酸钙水凝胶作为新藤黄酸的载体。具体步骤如下：
65.第一步：将海藻酸钠(naalg)与去离子水按0.5:100的质量比放入烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌45min，使naalg充分溶解，形成海藻酸钠溶液。
66.第二步：选用10纳米粒径的fe2o3颗粒作为mnp颗粒。将mnp1:10的质量比加入到海藻酸钠溶液中，使用超声分散器将mnp均匀分散到海藻酸钠溶液中，分散的过程中需要控制溶液的温度在25℃以下，分散30min，形成磁性海藻酸钠溶液(naalg@mnp)。
67.第三步：将磁性海藻酸钠溶液使用真空器除去溶液中的气泡，备用。
68.第四步：将氯化钙(cacl2)去离子水按2:100的质量比放入烧杯中，使用磁力搅拌器搅拌20min，使cacl2充分溶解，形成氯化钙溶液，备用。
69.第五步：搭建实验平台。使用激光雕刻机在亚克力上雕刻水凝胶微球的微通道，微通道的尺寸参数如图1所示，微通道包括第一通道1，以及与第一通道1垂直交叉联通的第二通道2和第三通道3；第一通道包括第一端和第二端，第一通道1的第一端为内外双层结构，
第二端为单层结构，第二通道2设置于所述第一端和第二端的连接处，即第二通道2与第一通道1的第一端和第二端均连通，第三通道3与第一通道1的第二端连接；微通道共有6个通道口，每个通道口使用毛细管与注射器相连，通道口的具体连接安排如下：
70.通道口
①
。该通道口的连接采用内外双层毛细管，内层的毛细管与装有新藤黄酸(nga)溶液的注射器相连，外层毛细管与装有预制好的磁性海藻酸钠溶液(naalg@mnp)相连。两个注射器安装在微流体注射泵上。
71.通道口
②
，
③
均采用毛细管与装有50cps硅油的注射器相连，注射器安装在微流体注射泵上。
72.通道口
④
，
⑤
均采用毛细管与装有预制好的氯化钙(cacl2)溶液的注射器相连，注射器安装在微流体注射泵上。
73.通道口
⑥
通过软管将基本成型水凝胶微胶囊导向装有氯化钙(cacl2)溶液的烧杯中。
74.设定亥姆霍兹线圈产生的磁场强度为10mt.
75.第六步：微流体的控制与微胶囊的形成。
76.1.通道口的流速设定。将通道口
①
nga溶液和naalg@mnp溶液设定为相同的注射速度，注射速度范围为5ml/min，通过改变注射速度可以调整微胶囊的大小。将通道口
②
，
③
50cps硅油的注射速度设定为5ml/min，通道口
④
，
⑤
cacl2溶液的注射速度设定为3ml/min。
77.2.磁各向异性水凝胶微胶囊的形成过程。如图一所示，通道口
①
的nga溶液和naalg@mnp溶液经注射泵注入微通道后，形成内层为nga溶液、外层为naalg@mnp溶液的流体。流体经过与通道口
②
和
③
交叉后，在50cps硅油的剪切下形成内层为nga溶液、外层为naalg@mnp溶液的胶囊型液体。胶囊型液体与通道口
④
，
⑤
cacl2溶液相遇后，外层的naalg@mnp溶液与cacl2溶液发生反应，ca
2+
离子替代na
+
离子，外层的海藻酸盐溶液从外到内交联成三维网状的水凝胶。外层中的磁性纳米颗粒(mnp)在亥姆霍兹线圈产生的静态磁场作用，排列成线性状，并被固定在水凝胶的网络中。由此，形成了磁各向异性的水凝胶微胶囊，微胶囊内部包裹新藤黄酸。
78.所得用于新藤黄酸靶向给药的磁各向异性水凝胶微胶囊，其包封率为78％，载药量为7％，其大小为1mm，形状为椭球体。
79.实施例4体外验证
80.在体外模拟血管中验证用于新藤黄酸靶向给药的磁各向异性水凝胶微胶囊的定向移动。在10mt/m的梯度磁场作用下，微胶囊在模拟血管中可实现5mm/s的直线位移。在交变磁场的作用下，磁性水凝胶微胶囊会加速释放新藤黄酸，实现药物的突释，同时将微胶囊周围环境的温度提高到42℃以上，杀死癌细胞，达到辅助磁热疗的目的。整个水凝胶微胶囊可以生物降解，对人体无毒。
81.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
82.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：s1，将磁性纳米粒子均匀分散到海藻酸钠溶液中，形成磁性海藻酸钠溶液；所述磁性纳米粒子与所述海藻酸钠溶液的质量比为1-3:10-15；s2，搭建微通道，所述微通道包括第一通道(1)，以及与所述第一通道(1)垂直交叉联通的第二通道(2)和第三通道(3)；所述第一通道(1)包括连接在一起的第一端和第二端，所述第一端为内外双层结构，第二端为单层结构，所述第二通道(2)设置于所述第一端和第二端的连接处，所述第三通道(3)与所述第二端连接；由所述内外双层结构的内层注入新藤黄酸溶液的同时向外层注入磁性海藻酸钠溶液，再由所述第二通道(2)的两端同时注入50cps硅油，最后由所述第三通道(3)的两端同时注入氯化钙溶液，向所述第二端的位于第三通道(3)下游的位置施加静态磁场，由所述第二端的端口收集得到所述用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1，所述磁性纳米粒子为fe2o3颗粒。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量分数为0.5-2％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1，所述分散的过程中温度20-25℃，所述分散的时间为30-40min。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述磁性海藻酸钠溶液为去除气泡后的所述磁性海藻酸钠溶液。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2，所述氯化钙溶液中，氯化钙的质量分数为0.5-2％。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2，所述新藤黄酸的流速为1-5ml/min；所述磁性海藻酸钠溶液的流速为1-5ml/min；所述50cps硅油的流速为5ml/min；所述氯化钙的流速为3ml/min。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2，所述静态磁场的磁场强度为10mt。9.一种利用权利要求1所述的制备方法制得的用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊。10.如权利要求9所述的用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊在制备治疗癌症的药物中的应用，其特征在于，所述癌症包括：乳腺癌、骨肉瘤、肺癌、黑色素瘤、白血病、肝癌。

技术总结
本发明属于药品制剂领域，具体涉及一种用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊及其制备方法。所述制备方法包括：将磁性纳米粒子均匀分散到海藻酸钠溶液中，形成磁性海藻酸钠溶液；所述磁性纳米粒子与所述海藻酸钠溶液的质量比为1-3:10-15；搭建微通道，在微通道的第一端注入新藤黄酸溶液的同时注入磁性海藻酸钠溶液，再由所述微通道中注入50CPS硅油、氯化钙溶液，最后施加静态磁场，由所述通道的第二端收集得到所述用于新藤黄酸靶向给药的水凝胶微胶囊。本发明所述方法制备的水凝胶微胶囊可以实现对给药系统尺寸的控制，可使其定向移动到靶向位置，缓慢释放药物，长时间保证靶向区域的药物浓度。域的药物浓度。域的药物浓度。


技术研发人员：郑冬喜 龚小辉 李军 张学峰 涂凯文 陈志涛 涂剑
受保护的技术使用者：九江学院
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/15